第四节 化学反应进行的方向

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1、第四节化学反应进行的方向【教学目标】1、了解反应的自发性与反应过程中能量变化及熵值变化的关系；2、能够用熵增原理判断化学反应进行的方向。【教学重难点】能够用熵增原理判断化学反应进行的方向【教学过程设计】〖引入〗水往低处流，而不会自发的向上流；一般在室温下，冰块会融化，铁器在潮湿空气中会生锈，甲烷与氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的。这些不用借助于外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是，体系会对外部做功或释放热量，即体系趋向于从高能状态转变为低能状态。那是否就意味着放热反应自发进行，吸热反应就是非自发进行呢？〖副板书〗在25℃和1．01×105Pa时，2N2O5(g)==4N

2、O2(g)+O2(g)∆H=56．7kJ／mol(NH4)2CO3(s)==NH4HCO3(s)+NH3(g)∆H=74．9kJ／mol〖分析〗不难看出，上述两个反应都是吸热反应，显然只根据反应热（焓变）来判断反应进行的方向是不全面的。那么究竟如何来判断反应的自发性呢？科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自然现象，提出了互相关联的能量判据和熵判据，为最终解决反应自发性问题提供了必要的依据。〖讲解〗除自发的化学反应外，还有一类自发过程，例如放在同一密闭容器中的气体或液体物质(也包括能够挥发的固态物质)的蒸汽，不需要外界的任何作用，气态物质会通过分子的扩散

3、自发地形成均匀混合物。这种现象可以推广到相互接触的固体物质体系，经过长期放置后，人们能够找到通过扩散而进入的另一种固体中的原子或分子(这种现象可以作为纯物质难以保存的最本质的解释)。又如把硝酸铵溶于水虽然要吸热，它却能够自发地向水中扩散。为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，人们提出在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素，即在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向。因为与有序体系相比，无序体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。以扑克牌为例，经过多次的洗牌之后，严格按照花色和序号排列的机会与花色序号毫无规律的混乱排列的机会相比，大概要相差几十个数量级。科学家

4、把这种因素称作熵。〖板书〗熵：1、概念：描述体系混乱度的物理量2、符号：S3、单位：J•mol-1•K-14、熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理也叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。5、同一物质的熵与其聚集状态有关：S（g）>S（l）>S（s）6、熵变（∆S）：∆S==生成物总熵—反应物总熵7、反应进行方向的判断方法：∆H—T∆S<0反应能自发进行∆H—T∆S=0反应达到平衡状态∆H—T∆S>0反应不能自发进行〖讲解〗在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向。放热反应的焓变小于零，熵增加反应的熵变大于零，都对∆H—

5、T∆S<0有所贡献，因此放热和熵增加有利于反应自发进行。【典型例题】 例1.下列说法正确的是    A.放热反应不一定是自发进行的反应B.吸热反应一定是非自发进行的C.自发进行的反应一定容易发生D.反应速率快的一定是自发进行的分析：A正确。放热反应，能量降低不一定是自发进行的。B不正确。反应的方向必须根据能量变化和熵值变化综合判断。C不正确。过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生。例如：石墨转化为金刚石的反应，反应在高温高压下是可以自发进行的，但条件比较苛刻。D不正确。反应的自发性用于判断过程的方向，与反应快慢无关。 例2.能用能量判据判断下列过程的方向的是 A.

6、水总是自发地由高处往低处流B.放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行C.有序排列的火柴散落时成为无序排列D.多次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大分析：A。水总是自发地由高处往低处流，有趋向于最低能量状态的倾向。B。吸热反应也可以自发进行，例如，在25℃和时，，△H，△H=。不难看出，上述两个反应都是吸热反应，又都是熵增的反应，显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。C有序排列的火柴散落时成为无序排列，有趋向于最大混乱度的倾向，属于熵判据。D扑克牌的无序排列也属于熵判据。 例3.对于化学反应方向的确定，下列说法正确的是A.在温度、压力一定的条件下，焓因素和熵因素共同决

7、定一个化学反应的方向B.温度、压力一定时，放热的熵增加反应一定能自发进行C.反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素D.固体的溶解过程与焓变有关分析：△H-T△S<0，常温、常压下反应能自发进行，所以焓变和熵变是一定温度下化学反应能否自发进行的复合判据，所以A正确，C不正确。放热反应的焓变小于零，熵增加反应熵变大于零，都对△H-T△S<0做出贡献。显然，放热的熵增加反应一定能自发进行，所以B正确。固体的溶解过程，体系的混乱度增大，它